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INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04

AGOSTO 2008

MÉXICO

INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04

CONTENIDO

1

OBJETIVO ______________________________________________________________________ 1

2

CAMPO DE APLICACIÓN __________________________________________________________ 1

3

NORMAS QUE APLICAN __________________________________________________________ 1

4

DEFINICIONES __________________________________________________________________ 1

4.1

Arreglo Fotovoltaico______________________________________________________________ 1

4.2

Caja de Conexión ________________________________________________________________ 1

4.3

Celda Fotovoltaica _______________________________________________________________ 1

4.4

Conductores de Rama ____________________________________________________________ 1

4.5

Generador Fotovoltaico (GFV)______________________________________________________ 1

4.6

Generadores Dispersos ___________________________________________________________ 2

4.7

Inversor ________________________________________________________________________ 2

4.8

Interfaz con la Red _______________________________________________________________ 2

4.9

Operación en Modo Isla ___________________________________________________________ 2

4.10

Módulo Fotovoltaico (MFV) ________________________________________________________ 2

4.11

Punto de Acoplamiento Común (PAC) _______________________________________________ 3

4.12

Rama Fotovoltaica _______________________________________________________________ 3

4.13

Sección de Corriente Alterna_______________________________________________________ 3

4.14

Sección de Corriente Directa_______________________________________________________ 3

4.15

Sistema Fotovoltaico (SFV) ________________________________________________________ 3

4.16

Sistema Fotovoltaico Interconectado a la Red (SFVI) ___________________________________ 3

4.17

Sistema Fotovoltaico Disperso _____________________________________________________ 4

4.18

Condiciones Estándar de Prueba (CEP)______________________________________________ 4

4.19

Subsistema de Acondicionamiento de Potencia _______________________________________ 4

4.20

Subsistema de Control y Monitoreo _________________________________________________ 5

4.21

Watt Pico (Wp)___________________________________________________________________ 5

5

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS _____________________________________________________ 5

5.1

Símbolos _______________________________________________________________________ 5

5.2

Abreviaturas ____________________________________________________________________ 5

6

CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES____________________________________ 6

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INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04

6.1

Configuración Eléctrica ___________________________________________________________ 7

6.2

Punto de Interconexión ___________________________________________________________ 7

6.3

Tensión de Interconexión _________________________________________________________ 8

6.4

Número de Fases ________________________________________________________________ 8

6.5

Medición de la Energía ____________________________________________________________ 8

6.6

Transformador de Interconexión____________________________________________________ 8

6.7

Límites de Operación de la Red ____________________________________________________ 9

6.8

Límites para los Disturbios en la Red, Causados por SFVI ______________________________ 9

6.9

Equipo de Protección en c.a. Propiedad del Usurario _________________________________ 11

6.10

Equipo de Protección del SFV_____________________________________________________ 14

7

CONDICIONES DE OPERACIÓN ___________________________________________________ 21

7.1

Instalación Eléctrica en General ___________________________________________________ 21

7.2

Espacio Disponible______________________________________________________________ 21

7.3

Orientación del Arreglo __________________________________________________________ 22

7.4

Mantenimiento__________________________________________________________________ 22

8

CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE ____________________________________ 25

9

CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL ________________________________________ 25

9.1

Aspectos de Instalación__________________________________________________________ 25

9.2

Aspectos de Operación y Mantenimiento para la CFE _________________________________ 26

9.3

Tensión de Salida del GFV _______________________________________________________ 27

9.4

Condiciones de Puesta a Tierra ___________________________________________________ 27

9.5

Cableado ______________________________________________________________________ 29

9.6

Capacidad de Conductores _______________________________________________________ 31

10

CONTROL DE CALIDAD __________________________________________________________ 32

10.1

Verificación Previa a la Interconexión ______________________________________________ 32

10.2

Verificación de Inicio de Operación ________________________________________________ 32

11

MARCADO _____________________________________________________________________ 33

11.1

Datos del Arreglo _______________________________________________________________ 33

11.2

Identificación de Todas las Fuentes de Energía ______________________________________ 33

11.3

Letreros para Interruptores y Dispositivos de Sobrecorriente___________________________ 33

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INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW

12

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04

EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN, ALMACENAJE Y MANEJO _________________________________ 33

13

BIBLIOGRAFÍA _________________________________________________________________ 33

APÉNDICE A (Normativo) VERIFICACIÓN PREVIA PARA INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW ________________________________ 35 APÉNDICE B (Normativo) VERIFICACIÓN DE INICIO DE OPERACIÓN A LA INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW ___________ 39 APÉNDICE C (Informativo) SÍMBOLOS UTILIZADOS EN LOS DIAGRAMAS ESQUEMÁTICOS DE SFV _____________________________________________________________________ 40 APÉNDICE D (Informativo) DIAGRAMAS ESQUEMÁTICOS DE LOS SFVI: ATERRIZADO Y FLOTANTE ________________________________________________________________ 41 APÉNDICE E (Informativo) INFORMACIÓN TÉCNICA ____________________________________________ 43

TABLA 1

Límites de distorsión armónica de tensión en el PAC establecidos para

TABLA 2

Distorsión armónica máxima permitida en corriente para tensiones hasta 69 kV ___________ 10

TABLA 3

Límites de variación de tensión para el servicio de CFE _______________________________ 10

el servicio de la CFE ______________________________________________________________ 9

FIGURA 1 Módulo, rama y arreglo fotovoltaico _________________________________________________ 3 FIGURA 2 Diagrama de bloques de un SFVI ___________________________________________________ 4 FIGURA 3 Localización de los interruptores de desconexión con la red, responsablidad del usuario_____________________________________________________________________ 12 FIGURA 4 Esquema de protección contra fallas a tierra para generadores aterrizados responsabilidad del usuario ______________________________________________________ 15 FIGURA 5 Monitor de aislamiento para detectar fallas a tierra en GFV flotantes responsabilidad del usuario ______________________________________________________ 16 FIGURA 6 Dispositivos de sobrecorriente en ramas y subarreglos de un GFV: (a) Aterrizado, (b) Flotante, ambos responsabilidad del usuario _________________________ 18 FIGURA 7 Medios de desconexión para los equipos de un SFV __________________________________ 20 FIGURA 8 Puesta a tierra de un SFV residencial. Interconectado con la red (sistema y equipos) _____________________________________________________________ 28

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INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04 1 de 43

1

OBJETIVO

Definir los requerimientos para el diseño, instalación, inspección, autorización y utilización de sistemas fotovoltaicos interconectados con la red eléctrica (SFVI) que garanticen la seguridad del personal de la CFE y de los usuarios de la misma, la calidad de la energía en la red, así como la integridad física y operacional de la red eléctrica y de los propios SFVI. 2

CAMPO DE APLICACIÓN

Aplica para la interconexión a la red eléctrica de baja tensión de SFV con capacidad hasta 30 kWp, los cuales pueden estar instalados en viviendas individuales, inmuebles comerciales, escuelas y edificios públicos. La especificación considera únicamente SFVI que utilizan inversores estáticos de estado sólido, para la conversión de corriente directa (c.d.) a corriente alterna (c.a.). 3

NORMAS QUE APLICAN NOM-001-SEDE-2005

Instalaciones Eléctricas (utilización).

NOM-008-SCFI-2002

Sistema General de Unidades de Medida.

IEC 61173-1992

Overvoltage Protection for Photovoltaic (PV) Power Generating Systems – Guide.

NOTA:

En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados, debe tomarse en cuenta la edición en vigor en la fecha de la convocatoria de la licitación, salvo que la CFE indique otra cosa.

4

DEFINICIONES

4.1

Arreglo Fotovoltaico

Circuito conformado por varias ramas de módulos fotovoltaicos conectadas en paralelo. 4.2

Caja de Conexión

Caja en la que se conectan eléctricamente ramas o arreglos FV entre sí. 4.3

Celda Fotovoltaica

El elemento semiconductor más pequeño capaz de convertir la luz solar en energía eléctrica vía corriente directa. 4.4

Conductores de Rama

Conductores que conectan los módulos de una rama entre sí o que conectan una rama o arreglo fotovoltaico a una caja de conexión o a las terminales de corriente directa del inversor. 4.5

Generador Fotovoltaico (GFV)

Unidad generadora capaz de convertir la radiación solar incidente directamente en energía eléctrica en forma de corriente directa. Está constituido por la integración eléctrica y mecánica de los siguientes componentes:

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a)

Módulos fotovoltaicos.

b)

Subarreglos (grupos de módulos fotovoltaicos).

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ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04 2 de 43

4.6

c)

Arreglo fotovoltaico (grupo de subarreglos).

d)

Cajas de conexión.

e)

Cables y conexiones eléctricas.

f)

Dispositivos de protección.

g)

Sistema de tierras.

h)

Estructuras de montaje.

Generadores Dispersos

Son sistemas que no forman parte del esquema convencional de generación centralizada, sino que pertenecen al esquema de generación distribuida. Normalmente son generadores de baja capacidad (1 kWp - 30 kWp) instalados en inmuebles residenciales, comerciales o públicos. Su conexión eléctrica se realiza a un alimentador de baja tensión. 4.7

Inversor

Dispositivo electrónico de potencia cuya función principal es convertir la señal de c.d. del GFV en una señal de c.a. sincronizada con la red. Constituye el elemento central de la interfaz entre el GFV y la red eléctrica. La salida de c.a. puede ser monofásica o trifásica. Adicionalmente realiza otras funciones de protección y control para el funcionamiento eficiente y seguro del SFVI. Este equipo también es referenciado como subsistema de acondicionamiento de potencia. 4.8

Interfaz con la Red

Interconecta la salida del inversor con las cargas locales de c.a. del inmueble y con el sistema eléctrico de distribución. Permite al SFV operar en paralelo con la red para que la energía pueda fluir en uno u otro sentido entre la red y la interfaz. Puede tener las siguientes funciones:

4.9

a)

Distribución de la c.a. que fluye entre el sistema de acondicionamiento de potencia, las cargas locales y las líneas de distribución de la red.

b)

Provisión de medios de desconexión para seguridad y mantenimiento.

c)

Medición de flujos de energía entre el sistema, las cargas locales y la red.

d)

Protecciones para el sistema de c.a. que no sean proporcionadas por el inversor.

e)

Conversión de tensión c.a./c.a. si no es proporcionada por el inversor.

Operación en Modo Isla

Operación continua de una instalación de generación FV con cargas locales después que el suministro de energía de la red eléctrica ha sido interrumpido. Ésta es una condición indeseable que potencialmente puede ocurrir en el instante que coincida la demanda de energía de la carga con la generación FV en la isla. 4.10

Módulo Fotovoltaico (MFV)

Grupo de celdas fotovoltaicas interconectadas eléctricamente entre sí, mecánicamente agrupadas y encapsuladas en una unidad para protegerlas del medio ambiente. Un MFV es la unidad de generación más pequeña lista para utilizarse (figura 1).

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ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04 3 de 43

FIGURA 1 - Módulo, rama y arreglo fotovoltaico 4.11

Punto de Acoplamiento Común (PAC)

Punto en el que se conectan eléctricamente dos o más usuarios. 4.12

Rama Fotovoltaica

Circuito conformado por varios módulos fotovoltaicos conectados en serie (véase figura 1). 4.13

Sección de Corriente Alterna

Segmento de la instalación fotovoltaica que va de las terminales de salida de corriente alterna del inversor hasta el punto de conexión con la red eléctrica. 4.14

Sección de Corriente Directa

Conjunto de equipos y elementos del sistema eléctrico que producen o manejan potencia eléctrica en corriente directa y que van desde las celdas FV hasta las terminales de entrada de corriente directa del inversor. 4.15

Sistema Fotovoltaico (SFV)

Sistema de generación que convierte la luz solar directamente en energía eléctrica, con las características apropiadas para ser utilizada por la carga destinada. 4.16

Sistema Fotovoltaico Interconectado a la Red (SFVI)

Sistema fotovoltaico de generación eléctrica en el que la energía en corriente directa del GFV es convertida en energía en corriente alterna (c.a.), a la tensión y frecuencia de la red eléctrica y sincronizada con ella. Al conectarse en paralelo con la red, el SFV contribuye al suministro de la energía demandada a la red. Si existe una carga local en el inmueble, ésta debe ser alimentada por cualquiera de las dos fuentes o por ambas simultáneamente, dependiendo de los valores instantáneos de la carga y de la potencia de salida del SFV. Cualquier superávit de potencia del SFV es inyectado a la red eléctrica y cualquier déficit es demandado a ésta. La figura 2 muestra el diagrama de bloques de un SFVI; las flechas indican el flujo de la energía.

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INTERCONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CON CAPACIDAD HASTA 30 kW

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-04 4 de 43

FIGURA 2 - Diagrama de bloques de un SFVI 4.17

Sistema Fotovoltaico Disperso

Es un SFV interconectado con la red eléctrica de distribución y que no forma parte del esquema de generación centralizada del sistema de potencia. 4.18

Condiciones Estándar de Prueba (CEP)

Son las condiciones para la medición de la potencia nominal de salida de las celdas o de los módulos FV: Irradiancia 1 000 W/m², espectro solar AM 1,5 y una temperatura de la celda o el módulo de 25 °C. 4.19

Subsistema de Acondicionamiento de Potencia

Es el subsistema que convierte la energía en c.d. proveniente del GFV, en energía en c.a. compatible con los requerimientos de la red. Esta conversión se realiza mediante un inversor y el subsistema puede estar constituido por uno o más inversores. Además de la conversión de energía, este subsistema puede incluir funciones como:

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a)

Protecciones al sistema de c.d. (sobretensión, falla a tierra, entre otros).

b)

Protecciones al sistema de c.a. (cortocircuito, operación en modo isla, entre otros).

c)

Protecciones al inversor (protección térmica, sobretensión, entre otros).

d)

Filtros para armónicos y EMI.

e)

Compensación de FP.

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4.20

f)

Aislamiento eléctrico entre los sistemas de c.d. y c.a. (aislamiento galvánico, entre otros. Uso de transformador).

g)

Conversión de tensión c.a./c.a. y/o c.d./c.d.

Subsistema de Control y Monitoreo

Lo conforman los circuitos lógicos y de control que supervisan la operación general del SFVI, y controlan la interacción entre sus subsistemas. Este subsistema tiene el mayor orden jerárquico de control, debe asegurar la correcta operación del SFVI en modo automático y manual. Comúnmente estas funciones de control y monitoreo se encuentran incorporadas en el inversor y comprenden:

4.21

a)

Arranque y paro automático.

b)

Funciones de protección.

Watt Pico (Wp)
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